近十年LS-DYNA主要功能发展及更新(R8至R11)

LS-DYNA程序(现在最新版本R11版)是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性和接触非线性程序。它以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法;以显式求解为主,兼有隐式求解功能;以结构分析为主,兼有热分析、流体、电磁、流体-结构等多物理场耦合功能。本文回顾LS-DYNA发展简史及近几年来的主要更新。

1. 简介

LS-DYNA是一款先进的通用有限元程序,能够模拟真实世界中的复杂问题。它被广泛应用于汽车、航空航天、电子、船舶、土木工程、制造和生物工程等行业。在Linux、Windows和Unix操作系统的台式机或集群服务器上,LS-DYNA的分布式和共享内存式求解器,可在很短时间内完成每次作业。LSTC公司秉承“一个程序,一个模型,一个许可”的开发理念,通过LS-DYNA软件为用户提供无缝解决“多物理场”、“多工序”、“多阶段”、“多尺度”等工程问题的解决方案。

作为全球领先的CAE软件,LS-DYNA以其优越的计算精度和广泛的应用领域,被多家CAE软件公司邀请,被各家CAE商业公司集成,定制了多款定向应用CAE软件包,例如ANSYS/LS-DYNA,Oasys,DYNAFORM等。正因为显著的知名度,LS-DYNA被全球商业前后处理软件支持,LSTC为了更好的服务用户,软件版本不断更新,为了适应软件更新,LSTC公司开发了自己独立的前后处理器LS-PrePost,最新版本的4.6已经支持Macos,4.7版本也正在开发之中。

2. 早期

2.1 LS-DYNA面世(1989)

1988年底,如果要妥善解决耐撞性问题,显然需要更加集中精力开发该软件。因此,LSTC-利弗莫尔软件技术公司(Livermore Software Technology Corporation)成立,继续开发DYNA3D作为商业版本LS-DYNA3D,后来缩短为LS-DYNA。1989年发布了许多增强功能。

2.2 LS-DYNAR7.0(2012)

1993-1994年推出了基于MPP和SMP版本LS-DYNA两个并行版本;2008-2011年期间,隐式功能可以使用大规模并行计算,至此,LS-DYNA嵌入可扩展的隐式求解器,完成历时15年的开发目标。除了隐式解决方案的进展之外,现在还有许多其他新的有用功能。2012-2013年期间发布LS-DYNA R7.0,在LS-DYNAR7.0版本新增三个求解器,EM,CESE和ICFD,以及用于支持后两个求解器的体网格生成器,完成了多物理耦合完整解决方案。

3. 近年

近年来,LSTC公司推出了从R8到R11版本,几乎每年推出一个新版本,研发团队也从几十人发展到了一百多人,足见LS-DYNA软件强劲的新功能开发能力,特别是LS-DYNA在隐式计算、SALE流固耦合计算、DEM离散元、NVH分析、SPH粒子法、SPG无网格法、ICFD不可压缩流体及流固耦合计算、CESE高速可压缩流体计算、电磁场(EM)计算、Peri-Dynamic算法等领域均有快速的进步与发展。

3.1 隐式和显示算法

LS-DYNA隐式和显式算法可以使用相同的单元和材料进行建模,因此可以使用一个模型进行静力和动力学分析。分析过程中隐式和显式的无缝切换提升了仿真的应用水平。具备隐式线性和非线性算法,可以解决静力问题和动力学问题。

3.2 S-ALE求解器

S-ALE求解器与ALE完全相同,但S-ALE在实现上是独立于ALE而全新开发的,网格的简单与单一性也使得程序变得简洁与易维护,简洁的程序又反过来提高了运行的效率。

3.3 FDA频域分析

LS-DYNA频域分析(FDA)模块用于工程仿真和分析中进行频域模拟。 它为客户关注的行业,提供振动、噪音和结构耐久性的解决方案,例如车辆的NVH(噪音,振动和平顺度)以及金属结构和部件的耐久性,这种分析对于车辆和其他结构的舒适性,安全性和完整性至关重要。

3.4 SPH无网格

SPH法,作为一种无网格拉格郎日的颗粒方法,有着它自身的优点。 作为无网格方法,它可以自然处理极端变形,移动边界,自由表面和可变形边界。作为拉格郎日方法,物质点的物理变量随时间的变化可无需特殊处理而被轻易提取;自由表面和移动边界,以及物质界面的边界条件也自然满足。作为颗粒方法, 它可以自然地运用接触算法来处理流体和固体间的相互作用。 

  • 发表于 2019-08-09 08:47
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